EO POWER 32

EO POWER - SETTEMBRE 2023 XXVI Power diodo di ricircolo (freewheeling) e le perdite di commuta- zione, nonché la coda di corrente durante lo spegnimento, sono tutti aspetti che si combinano e danno luogo a di- storsione del segnale, eccessiva generazione di calore ed emissioni spurie. I transistor metallo-ossido-semiconduttore a effetto di campo (MOSFET) commutano più velocemente e sono ca- ratterizzati da perdite ohmiche e di commutazione infe- riori rispetto agli IGBT, ma la loro capacità di gate richiede un circuito di pilotaggio del gate (gate driver) ad alte pre- stazioni per funzionare ad elevate frequenze di commu- tazione. La capacità di funzionare a frequenze elevate è importante, perché consente ai progettisti di utilizzare componenti elettronici più piccoli, riducendo quindi l’in- gombro complessivo. Per quanto riguarda i transistor ad alta mobilità elettroni- ca (HEMT) in GaN, l’elevata mobilità dei portatori di carica garantisce elevata velocità e basse perdite. Un driver GaN integrato, come EPC23102ENGRT di EPC, presenta perdi- te di commutazione eccezionalmente basse e frequenze di commutazione elevate, che consentono di realizzare di- spositivi compatti in spazi estremamente ristretti. Il chip monolitico contiene un’interfaccia logica di ingresso con traslatori di livello, carico di bootstrap e circuiti di pilo- taggio del gate che controllano i FET di uscita GaN in una topologia a semiponte (Fig. 1). Il package del chip è otti- mizzato per garantire un’elevata dissipazione del calore e una bassa induttanza parassita. Riduzione della dispersione del calore e delle radiazioni elettromagnetiche I transistor di uscita di EPC23102 hanno una resisten- za drain/source nello stato On (RDSon) tipica di 5,2 mΩ a 25 °C, gestiscono tensioni fino a 100 V e correnti fino a un massimo di 35 A. Inoltre, la struttura laterale del dispositi- vo GaN e l’assenza di un diodo intrinseco (body diode) as- sicurano valori di carica di gate (QG) e di carica di recupero inverso (QRR) eccezionalmente bassi. Rispetto a un dispositivo MOSFET con una RDSon simile, il driver GaN è contraddistinto da perdite di commutazio- ne fino a cinque volte inferiori. Ciò consente a un inverter basato su GaN di funzionare a frequenze di modulazione della larghezza di impulso (PWM) relativamente elevate, fino a 3 MHz, con tempi morti più brevi (inferiori a 50 ns). Le elevate velocità di commutazione (dV/dt) e il basso co- efficiente di temperatura dei semiconduttori GaN in un contenitore con induttanza parassita ridotta riducono al minimo la distorsione del segnale e, di conseguenza, l’EMR e le perdite di commutazione. Ciò riduce la necessità di strategie di filtraggio, mentre i condensatori e gli indut- tori più piccoli e a basso costo consentono di risparmiare spazio sulla scheda. Fig. 1 – Il dispositivo EPC23102 contiene logica di controllo, traslatori di livello, gate driver e FET di uscita GaN in una topologia a semiponte (a sinistra). Il package del chip (a destra) è ottimizzato per garantire un’elevata dissipazione del calore e una bassa induttanza parassita (Fonte: EPC)